ארבעת חוקי התרמודינמיקה הבסיסיים הינם:

חוק האפס של התרמודינמיקה: לכל מערכת תרמודינמית בשיווי משקל, קיימת תכונה הנקראת טמפרטורה. שיוויון של טמפרטורה הוא תנאי הכרחי ומספק לשיווי משקל תרמי. החוק אם כך מגדיר תכונה, הטמפרטורה, ומתאר את התנהגותה. משמעו כי אם קיים שיווי משקל בין מערכת תרמית אחת למערכת תרמית שניה, כמו גם בין המערכת התרמית השניה למערכת תרמית שלישית, אזי קיים גם שיווי משקל בין המערכת הראשונה לשלישית.

שני החוקים הבאים של התרמודינמיקה הינם בין החוקים הבסיסיים ביותר בפיסיקה. חשיבותם רבה למעשה למגוון רחב של תחומי חיים כגון ביולוגיה, אבולוציה, פסיכולוגיה ואחרים:

חוק האנרגיה, החוק הראשון של התרמודינמיקה: לכל מערכת תרמודינמית קיימת תכונה הנקראת אנרגיה. השינוי באנרגיה של מערכת שווה להבדל בין החום שהתווסף למערכת לבין העבודה שנעשתה על-ידי המערכת (בתהליך אדיאבטי כיוון שלא מתווסף חום, האנרגיה שווה לעבודה שנעשית). החוק אם כך גם כן מגדיר תכונה, אנרגיה, ואומר כי אנרגיה נשמרת תמיד, אם כי היא יכולה לעבור בין דרגות חופש פנימיות של מערכת או לצאת ממנה אל הסביבה בצורת חום.


התמונה לקוחה מ- Picture taken from FreeFoto.com

חוק האנטרופיה, החוק השני של התרמודינמיקה: לכל מערכת תרמודינמית יש תכונה סקלרית אקסטנסיבית, אנטרופיה (אי-סדר). האנטרופיה של מערכת מבודדת תרמית אינה יכולה לקטון, והיא תישאר קבועה רק אם כל התהליכים הינם הפיכים.אנטרופיה הינה מדד לאי-סדר

בנוסף, החוק השלישי של התרמודינמיקה: במערכת המתקרבת לאפס המוחלט כל התהליכים פוסקים והאנטרופיה מתקרבת לערך מינימלי.

האפס המוחלט הינו 0 מעלות קלווין או -273.15 מעלות צלזיוס, הערך המינימלי של האנטרופיה אינו בהכרח אפס, אם כי הוא כמעט תמיד אפס עבור גביש טהור מושלם.

סביר להניח כי תיתקלו בניסוחים נוספים לחוקים אלו, אם כי ישנה שקילות בין הניסוחים השונים.


התמונה לקוחה מ- Picture taken from www.toothpastefordinner.com

פרט לארבעת חוקי התרמודינמיקה הבסיסיים, יש המנסים לנסח חוקים בסיסיים נוספים.ישנם עוד מספר חוקים בענף זה של הפיסיקה

מאת: ד"ר לירן שמשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

2 תגובות

  • נוני עמוס

    האם חוק שימור האנרגיה פועל ב 4 מימדים

    האם חוק שימור החומר והאנרגיה פועל בשלושת מימדי המרחב בנקודת זמן מסויימת או בארבע מימדי החלל-זמן. כלומר האם פיל יכול להעלם מגן חיות בהווה ולהופיע באותו מקום בעוד שנה, מבלי להפר את חוק שימור החומר?

  • ד"ר לירן שמשי

    חוק שימור האנרגיה תקף לאורך הזמן

    חוק שימור האנרגיה (והחומר), מעצם הנחת העבודה כי חוקי הפיסיקה לא משתנים עם הזמן, נשאר תקף גם לאורך זמן. אם הפיל יעלם ויצוץ שוב, עליו לעשות זאת תוך התחשבות בחוק הפיסיקה... אגב האנרגיה שלו יכולה לעבור למערכת אחרת, ואזי עדיין יהא שימור, אלא שעתה ברמה של המערכת המוכללת, אבל אנרגיית הפיל צריכה להימצא איפה שהוא.